Введение к работе
Актуальность темы исследований.
В современной промышленности на сегодняшний день широкое распространение получила электрохимическая обработка материалов (ЭХО). Она характеризуется рядом преимуществ по сравнению с механической обработкой, таким как отсутствие зависимости от механических свойств обрабатываемого материала, отсутствие силовых и тепловых воздействий на обрабатываемый материал в процессе обработки, минимальное влияние на физико-механические характеристики поверхностного слоя, практическое отсутствие износа электрода-инструмента. Однако ЭХО имеет ряд недостатков, таких как наличие технологических трудностей, связанных с вероятностью коротких замыканий и выходом из строя электрода-инструмента при обработке деталей сложной формы, ограничения электродов-инструментов по максимальной токовой нагрузке, особенно при микрообработке. Исключить указанные недостатки можно при помощи замены твердотельного электрода-инструмента при электрохимической обработке нетвердотельным.
По результатам анализа научно-технической литературы в данной области установлено, что наиболее подходящим является использование в данных целях протяженных плазменных каналов, созданных в результате оптического пробоя среды импульсным лазерным излучением. Ввиду того, что формирование плазменных каналов сопровождается наличием ряда физических явлений (ударная волна, лазерное излучение, высокая температура плазмы сформированного канала), в зоне обработки имеют место различные виды энергетических воздействий. Поэтому обработка с использованием протяженных плазменных каналов представляет собой электрофизикохимический процесс с применением плазменных катодов-инструментов.
Таким образом, исследование процесса электрофизикохимической обработки, основанного на использовании плазменных каналов в качестве катодов-инструментов является достаточно актуальной задачей.
Цель работы.
Целью работы является совершенствование технологического оснащения электрофизи-кохимических методов обработки за счет использования нетвердотельных электродов-инструментов.
Достижение указанной цели в работе потребовало решения следующих задач:
-
Провести теоретические исследования процесса электрофизикохимической обработки с применением плазменного катода-инструмента с целью получения информации об основных физических процессах, имеющих место в зоне обработки.
-
Разработать технологические схемы электрофизикохимической обработки с применением плазменного катода-инструмента.
-
Разработать возможные способы токоподводов к плазменному катоду-инструменту в процессе электрофизикохимической обработки.
-
Разработать экспериментальное оборудование для осуществления процесса электрофизикохимической обработки с применением плазменного катода-инструмента.
-
Провести экспериментальные исследования электрофизикохимической обработки с применением плазменного катода-инструмента с целью определения диапазонов рациональных технологических режимов и условий обработки для достижения высоких технико-экономических показателей процесса.
Методы исследования.
Теоретические исследования проводились с использованием основных положений электрохимии и математического моделирования. При проведении экспериментальных исследований использовалась разработанная и изготовленная установка ЛЭУ-1, а также со-
временная измерительная и регистрирующая аппаратура (сканирующий зондовый микроскоп Solver PRO Р47Н, профилограф - профилометр Surf Corder 1400а и др.). Положения, выносимые на защиту:
1. Модель электрофизикохимической обработки с применением плазменного катода
инструмента.
-
Технологические схемы электрофизикохимической обработки с применением плазмен ного катода-инструмента.
-
Способы подведения электрической энергии к плазменному катоду-инструменту в уело виях электрофизикохимической обработки.
-
Результаты экспериментальных исследований влияния технологических параметров об работки (напряжение, тип электролита) на погрешность, производительность обработки качество поверхности полученных элементов.
Научная новизна заключается в обосновании возможности электрофизикохимиче ской обработки с применением плазменного катода-инструмента, сформированного по средством оптического пробоя среды импульсным лазерным излучением, и выбора диапа зонов рациональных технологических параметров обработки.
Практическая ценность работы состоит в следующем:
на основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработань
технологаческие рекомендации для осуществления процесса электрофизикохимическо
обработки с применением плазменного катода-инструмента;
разработана и изготовлена экспериментальная установка для осуществления процесс
электрофизикохимической обработки с применением плазменного катода-инструмента.
Теоретическая значимость работы состоит в том, что на основе математическог моделирования получена информация об основных физических процессах, оказывают влияние на удаление материала во время обработки.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на ре гиональных конференциях «Современная электротехнология в промышленности центр России» (Тула, ТулГУ, 2010), Всероссийской научно-техішческой конференции «Высокие критические, электро- и нанотехнологии» (Тула, ТулГУ, 2011), на конференциях профес сорско-преподавательского состава ТулГУ (2009-2011), X Всероссийской научно технической конференции и школы молодых ученых, аспирантов и студентов «АКТ-2009 (Воронеж, ВГТУ, 2009), Третьей Всероссийской конференции молодых ученых и специа листов «Будущее машиностроения России» (Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010).
Публикации.
По результатам исследований опубликовано 9 печатных работ, в том числе 2 работ в издании, входящем в Перечень рецензируемых научных журналов ВАК. Общий объе публикаций 4,3 п.л.
Структура и объем работы.
Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, списка используемых источни ков из 116 наименований, 1 приложения; общий объем - 163 страницы машинописног текста, включая 86 рисунков и 9 таблиц.
